المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر، أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها.

اتصال قمري بالإنترنت

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
Question book-new.svg
المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر. يرجى إيراد مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (فبراير 2016)
اتصال قمري بالإنترنت
خصائص الاتصال قمري بالإنترنت
الوسط الناقل الهواء و الفراغ
الترخيص ITU
أعلى معدل تنزيل بيانات ألف جيجا بت في الثانية
أعلى معدل رفع بيانات ألف ميجا بت في الثانية
متوسط سرعة تنزيل البيانات واحد ميجا بت في الثانية
متوسط سرعة رفع البيانات 256 بت في الثانية
زمن وصول البيانات بمعدل 638 ميللي ثانية [1]
حزم الموجات L, C, Ku, Ka
المسافة التي يتم تغطيتها 100–6,000 كيلو متر
خدمات إضافية النقل التلفازي عالي الجودة، نقل الصوت باستخدام الإنترنت(VOIP)
متوسط المبلغ المدفوع للحصول على الخدمة 300 يورو(تركيب لاقط + مودم)
WildBlueDish.jpg

يعرف الاتصال القمري بالإنترنت(بالإنجليزية) على أنه عملية الدخول إلى الانترنت باستخدام الأقمار الصناعية المخصصة للاتصال. و يتم توفير خدمة الاتصال القمري للأفراد من خلال أقمار صناعية تدور بمدار ثابت(Geostationary)تستطيع توفير سرعة نقل بيانات عالية.[2]

المبدأ[عدل]

تستخدم منظومة الإنترنت الفضائي اتصالاً رقمياً عالي السرعة عبر الساتل (القمر الصناعي)إلى العصب الرئيسي لشبكة الانترنت Backbone ،تنتقل البيانات من المنظومة الخاصة بالزبون إلى الساتل وبعدها إلى التليبورت teleport ليعاد توجيهها إلى الإنترنت. يتصل الزبائن الذين يستخدمون خدمة الإنترنت الثنائي عبر الساتل بالشابكة (الإنترنت)عبر منظومة تتألف من ـ طبق إرسال واستقبال ـ ووحدة إرسال BUC=Block Up-Converter ووحدة استقبال LNB = Low Noise Block ,down-converter بالإضافة إلى مودم (جهاز تضمين الإشارة) خاص يتراوح قطر الطبق بين 60 سم إلى 3.7 م يستخدم التيليبورت عدة دشوش بأقطار كبيرة ومختلفة في مركز عمليات الشبكة Network Operations Center) NOC). يتصل المسير[؟] بالشابكة (الإنترنت) باستخدام الألياف الضوئية.

و تستخدم تقنية التسريع والمحاكاة Acceleration and Spoofing Technology لزيادة المردود والسرعة.

ترسل المنظومة وتستقبل الإشارات من قمر صناعي ـ ساتلايت ـ يتوضع في مدار ثابت حول الأرض، في حين يتصل الساتلايت بمحطة أرضية مشبوكة إلى الإنترنت. يقصد بالاتصال الثنائي عبر الساتلايت أن المستخدم ليس بحاجة إلى خط هاتف أو أية وصلات أرضية أخرى كما هو الحال في : Dial-up,ADSL,Cable modem,1way internet...الخ

تم تصميم هذا الموقع لتقديم فكرة شاملة عن خدمات الإنترنت الفضائي للمهتمين في كل مكان والذين هم غير قادرين للوصول إلى خدمات Dial-up,ADSL ,cable internet ويرغبون بإيجاد البديل المناسب وهو الإنترنت الفضائي. منظومات الإنترنت الفضائي هي بدائل مستقلة تزود إنترنت سريع عريض النطاق (المجال) ثنائي الاتجاه عبر دش صغير من أي مكان ما عدا المناطق القصوى من القطبين الشمالي والجنوبي. يوجد أكثر من 302 قمر صناعي للاتصالات تتوضع في مدار ثابت حول الأرض وبالتحديد مباشرةً فوق خط الاستواء، متباعدة فيما بينها نموذجياً درجتين أو 3 درجات, تدور هذه الأقمار الصناعية حولا الأرض بنفس سرعة واتجاه دوران الأرض لذلك فهي تبدو ثابتة في السماء بالنسبة لأي نقطة على الأرض، لذلك يمكن استخدام فتحة ـ ثغرة ـ صغيرة جداً ثابتة وموجهة للاتصال بالقمر الصناعي وهذا ما يسمى : VSAT: Very Small Aperture Terminal أعظم منطقة تغطية ممكنة من موقع أي مدار هي تقريباً ثلث مساحة الأرض، حيث أن ذلك كل ما هو مرئي من أي موقع على مدار بارتفاع 35726 كم. مثلاً قمر صناعي متوضع فوق خط الاستواء يمكنه أن يغطي من جنوب أفريقيا إلى أوروربا ومن الشرق الأوسط حتى المغرب العربي.

يقوم الساتلايت ـ القمر الصناعي ـ بتشغيل حزمة مركزة من الأشعة تكون موجهة باتجاه مناطق معينة، مناطق التغطية للعديد من الأقمار في القسم المخصص لذلك من موقعنا. بشكل عام يمكن استقبال حزم التغطية المركزة الصغيرة باستخدام دشات صغيرة أي كلما كانت التغطية قوية في منطقة ما كلما صغر حجم الدش المستخدم والعكس صحيح..

تقاس السعة لإنترنت الساتل بالكيلوبابت في الثانية kbps والطاقة المؤثرة الهابطة downlink EIRP power بواحدة dbw والطاقة المؤثرة الصاعدة uplink G/T بواحدة dbk تباع السعة إلى مزودي خدمة الإنترنت عبر الساتل وكل منهم يمتلك تيليبورت Teleport أو أكثر مع مجموعة متكاملة من دشات محطات أرضية كبيرة. إن تحويل النطاق (Bandwidth) إلى إنترنت عريض النطاق ذو نسبة ترميز معينة هي عملية معقدة وتعتمد على:

  • أسلوب النمذجة BPSK, QPSK, 8-QAM ,16-QAM
  • " نسبة ترميز" تصحيح الخطأ الموجه: 1/2, 3/4، 7/8
  • نوع تصحيح الخطأ الموجه:FEC

يؤثر حجم الدش المستخدم في السعة المحققة، فاستخدام دش كبير يمكن أن يخفّض وبشكل كبير الكلفة لكل ميغا بت في الثانية. يقوم المودم باستلام إشارات الساتلايت عريضة المجال وتحويلها إلى بيانات تستخدم في كمبيوتر الزبون أو شبكته المحلية. تكون الأجرة الشهرية محددة ومرتبطة بالباندويدث وبالتحديد بسرعة الوصلة الهابطة Downlink والوصلة الصاعدة uplink بالإضافة إلى عنصر ثالث مهم وهو نسبة المشاركة : Share Ratio على سبيل المثال: 512kbps down / 128kbps up shared 1:20 بسعر 150 دولار شهرياً ,وهذا اشتراك لمنظومة واحدة فقط ,حيث تكون الخدمة المقدمة مناسبة لعدد محدد من المستخدمين ـ أي عدد محدد من أجهزة الكمبيوتر ـ وهكذا... فعندما تقوم بتحميل ملف من الإنترنت فقد تصل السرعة إلى 512 كيلو بت في الثانية ـ لهذا الباكيج أو الحزمة ـ ووفق نسبة مشاركة: 1:20 فإنك ستجد أن السرعة معظم الوقت ستكون أقل من ذلك بسبب استخدام المشتركين الآخرين معك في نفس الباكيج لسعاتهم في نفس الوقت...

يكون في عرض النطاق المشترك عادةً حصص شهرية لكل من الوصلة الصاعدة والهابطة تتعلق بالحزمة ونسبة المشاركة وتقاس بالغيغا بايت لكل شهر ولكل زبون، هذا ما يسمى بـ "سياسة الاستخدام العادل" أو: Fair Use Policy أو تسمى أحيانا FAP: Fair Access Policy وهي عملية معقدة للغاية، فمثلاً قد يتم تحميل 250 ميغا بايت وتطبق بعد ذلك قيود على المنظومة لمدة معينة قد تكون 24 ساعة بحيث تنخفض السرعة إلى 32 كيلو بت في الثانية, مثل هذ القوانين تختلف بشكل كبير من مزود خدمة إلى آخر.

عندما يكون المطلوب الحصول على سرعة للوصلة الهابطة DownLink على الأقل 20 كيلو بت في الثانية لكل حاسوب في الشبكة المحلية ,على اعتبار أن الشبكة المحلية تتألف من 50 جهازا، عند ذلك يتوجب الحصول على نسبة سرعة مخصصة Dedicated download rate بمقدار 1 ميغا بت في الثانية، أما سرعة الوصلة الصاعدة Uplink فهي تعادل ثلث سرعة الوصلة الهابطة.

اذا كان الهدف من الحصول على الإنترنت الفضائي استخدامه بشكل خاص في خدمات الصوت عبر الإنترنت VoIP والتي تتطلب سرعة على الأقل بمقدار 16 كيلو بت في الثانية للاتجاهين طالما المكالمة الصوتية عبر الإنترنت قائمة، عندها فالحل الأمثل هو الاشتراك بالخدمة المخصصة: Dedicated CIR:Dedicated Continuous Information Rate ثمن الخدمة المخصصة أعلى بكثير من ثمن الخدمة المشتركة ولكنها مناسبة لكل من مقاهي الإنترنت والشركات الكبيرة ومراكز الاتصالات بالإضافة إلى مزودي خدمة الإنترنت.

الترددات العاملة لخدمة الإنترنت الفضائي تقع في مجال (C band (4/6 GHz والمجال (Ku band (11/14 GHz. C band مناسب للعمل في المناطق التي تكثر فيها الأمطار الغزيرة كالمناطق الاستوائية حيث أنها تستخدم الاستقطاب الدائري الذي يقاوم التداخل على خلاف الاستقطاب الخطي ـ أفقي أو عمودي ـ المستخدم في Ku band الدشات المستخدمة عادة معها ذات أقطار 1.2 م و 2.4 م و 3.8 م. Ku band شائعة الاستخدام مع دشات تتراوح أقطارها بين 60 سم و 1.8 م.

تاريخ الاتصال القمري بالانترنت[عدل]

بعد إطلاق القمر الصناعي الأول ، سبوتنك 1 ، من قبل الاتحاد السوفياتي في أكتوبر 1957 ، أطلقت الولايات المتحدة بنجاح قمر إكسبلورر 1 في عام 1958.وكان أول ساتل للاتصالات التجارية هو تلستار 1 ، الذي بنته شركة بيل لابز في يوليو 1962.

فكرة القمر الصناعي المتزامن مع الأرض - التي يمكن أن تدور حول الأرض فوق خط الاستواء وتظل ثابتة من خلال تتبع دوران الأرض - تم اقتراحها لأول مرة من قبل هيرمان بوتوجنيك في عام 1928 وشاعتها مؤلف الخيال العلمي آرثر سي كلارك وورلد في عام 1945. .[3] 

في ورقة في اللاسلكي أول قمر صناعي الذي وصل بنجاح إلى مدار حول الأرض كان سينكوم 3 ، التي بناها هيوز إيركرافت لوكالة ناسا وأطلقت في 19 أغسطس 1963. تم اعتماد الأجيال القادمة من أقمار الاتصالات التي تتميز بقدرات أكبر وخصائص أداء محسنة لاستخدامها في تسليم التلفاز والتطبيقات العسكرية والاتصالات السلكية واللاسلكية. بعد اختراع الإنترنت وشبكة الويب العالمية ، جذبت السواتل الثابتة بالنسبة إلى الأرض الاهتمام كوسيلة محتملة لتوفير الوصول إلى الإنترنت. وتمثل شبكة تمكين K في مجال الأقمار الصناعية أحد العوامل الهامة لتمكين الإنترنت عبر الإنترنت. في ديسمبر 1993 ، تقدمت شركة هيوز للطائرات مع لجنة الاتصالات الفيدرالية للحصول على ترخيص لإطلاق أول ساتل Ka-band ، Spaceway. في عام 1995 ، أصدرت لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) دعوة لمزيد من تطبيقات الأقمار الصناعية Ka-band ، وجذب الطلبات من 15 شركة. ومن بين تلك الشركات EchoStar ، و Lockheed Martin Americom ، و Motorola ، و GE و KaStar Satellite ، التي أصبحت فيما بعد WildBlue ، ومن بين الطامحين البارزين في قطاع الإنترنت عبر الأقمار الصناعية في البداية ، كان Teledesic ، وهو مشروع طموح وفشل في النهاية ممول جزئيا من قبل شركة مايكروسوفت التي بلغت تكلفتها أكثر من 9 مليارات دولار. كانت فكرة Teledesic هي إنشاء كوكبة ساتلية عريضة النطاق لمئات من السواتل ذات المدار المنخفض في تردد النطاق Ka ، مما يوفر وصولاً غير مكلف إلى الإنترنت بسرعات تنزيل تصل إلى 720 ميغابت / ثانية. تم التخلي عن المشروع في عام 2003. فشل Teledesic ، إلى جانب إيداعات الإفلاس لمزودي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية Iridium Communications Inc. Globalstar ، وحماس السوق المقلقة لتطوير الانترنت عبر الأقمار الصناعية. لم يكن ذلك حتى سبتمبر 2003 عندما أطلق Eutelsat أول قمر صناعي جاهز للإنترنت للمستهلكين [4].

وفي عام 2004 ، مع إطلاق Anik F2 ، بدأ تشغيل ساتل الإنتاج الأول العالي ، وهو فئة من الجيل التالي من السواتل التي توفر قدرة محسنة وعرض نطاق ترددي. وفي الآونة الأخيرة ، حققت السواتل عالية الإنتاجية مثل القمر الصناعي ViaSat-1 من ViaSat في عام 2011 و Jupiter لشركة HughesNet في عام 2012 مزيدًا من التحسينات ، مما أدى إلى رفع معدلات نقل البيانات من 1 إلى 3 ميغابت / ثانية وما يصل إلى 12-15 ميغابت / ثانية وما بعدها. وتستهدف خدمات الوصول إلى الإنترنت المرتبطة بهذه السواتل إلى حد كبير سكان الريف كبديل لخدمة الإنترنت عن طريق الاتصال الهاتفي ، أو ADSL أو FSSs الكلاسيكي [5].

منذ عام 2014 ، أعلنت ثلاث شركات تعمل على الوصول إلى الإنترنت باستخدام كوكبات الأقمار الصناعية OneWeb في مدار الأرض المنخفض وبوينغ. تعتزم SpaceX إطلاق أكثر من 1000 قمر صناعي لكل منهما. اعتبارا من عام 2017 ، كانت شركات الطيران مثل Delta American ، تقوم بإدخال الإنترنت عبر الأقمار الصناعية كوسيلة لمكافحة عرض النطاق الترددي المحدود على الطائرات وتقديم سرعات إنترنت قابلة للاستخدام [5] .

الشركات و السوق[عدل]

وتشمل الشركات التي تقدم خدمة الإنترنت المنزلية فيا سات ، من خلال العلامة التجارية Exede ، و EchoStar ، من خلال شركة HughesNet التابعة [6] .

الوظيفة[عدل]

يعتمد الإنترنت عبر الأقمار الصناعية بشكل عام على ثلاثة مكونات أساسية: ساتل ، عادةً في مدار مستقر بالنسبة إلى الأرض (يُشار إليه أحيانًا باسم مدار أرضي متزامن مع الأرض ، أو GEO) ، عدد من المحطات الأرضية المعروفة باسم البوابات التي تنقل بيانات الإنترنت من وإلى القمر عبر موجات الراديو (الميكروويف) ، وهوائي صغير في موقع المشترك ، وغالبا ما يكون هوائي الطبق VSAT (محطة ذات الفتحة الصغيرة جدا) مع جهاز الإرسال والاستقبال وتشمل المكونات الأخرى لنظام الإنترنت عبر الأقمار الصناعية مودم في نهاية المستخدم الذي يربط شبكة المستخدم مع جهاز الإرسال والاستقبال ، ومركز عمليات شبكة مركزية (NOC) لرصد النظام بأكمله. يعمل القمر الصناعي ، بالتنسيق مع بوابة النطاق العريض ، على طبولوجيا الشبكة النجمية حيث تمر جميع اتصالات الشبكة عبر معالج محور الشبكة ، الذي يقع في وسط الشبكة . مع هذا التكوين ، وعدد من بعيد أما أجهزة VSAT التي يمكن توصيلها بالمركز فهي بلا حدود تقريباً .

القمر الصناعي[عدل]

ويتم تسويقها كمركز للشبكات الساتلية الجديدة ذات النطاق العريض ، وهي جيل جديد من سواتل GEO عالية القدرة موضوعة على طول 35،786 كم (22،236 ميل) فوق خط الاستواء ، وتعمل في وضع النطاق Ka

(18،3-30 جيجاهيرتز )[7] صممت هذه السواتل الجديدة المبنية لغرض محدد وتم تحسينها لتطبيقات النطاق العريض ، وتوظف العديد من الحزم النقطية الضيقة ، [8] والتي تستهدف منطقة أصغر بكثير من الحزم العريضة المستخدمة في الأقمار الصناعية السابقة للاتصالات.

تسمح تقنية الشعاع النقطي هذه للسواتل بإعادة استخدام عرض النطاق الترددي المعيّن عدة مرات مما يمكنها من تحقيق قدرة عامة أعلى بكثير من السواتل التقليدية ذات الحزمة العريضة. كما يمكن أن تزيد الحزم النقطية الأداء والقدرة التبعية من خلال تركيز المزيد من الطاقة وزيادة حساسية المستقبِل في المناطق المركَّزة المحددة. يتم تعيين الحزم النقطية كواحد من نوعين : الحزم النقطية للمشتركين ، التي ترسل من وإلى طرف المشترك ، والحزم النقطية للبوابة ، التي ترسل إلى / من المحطة الأرضية لمقدم الخدمة. لاحظ أن الخروج من البصمة الضيقة للنقطة النقطية قد يؤدي إلى تدهور الأداء بشكل كبير ، أيضا ، يمكن أن تجعل النقاط النقطية من المستحيل استخدام تقنيات أخرى مهمة أخرى بما في ذلك تشكيل "الناقل في الناقل".

بالاقتران مع تكنولوجيا الحزم النقطية للقمر الصناعي ، كانت معمارية الأنابيب المنحنية تستخدم عادة في الشبكة التي يعمل فيها الساتل كجسر في الفضاء ، يربط بين نقطتي اتصال على الأرض. يستخدم مصطلح "bent-pipe" لوصف شكل مسار البيانات بين هوائيين الإرسال والاستقبال ، مع وضع الساتل عند نقطة الانحناء. ببساطة ، دور القمر الصناعي في ترتيب الشبكة هذا هو نقل الإشارات من طرف المستخدم النهائي إلى بوابات ISP ، والعودة مرة أخرى دون معالجة الإشارة في القمر الصناعي. يستقبل الساتل ويضخم ويعيد توجيه موجة حاملة على تردد راديوي محدد عبر مسار إشارة يطلق عليه جهاز الإرسال والاستقبال.[9]

.

يحتوي القمر الصناعي على مجموعة خاصة به من الهوائيات لاستقبال إشارات الاتصال من الأرض ولإرسال الإشارات إلى موقعها المستهدف. هذه الهوائيات والمرسلات المستجيبة هي جزء من "الحمولة" للقمر الصناعي ، وهي مصممة لتلقي وإرسال الإشارات من وإلى أماكن مختلفة على الأرض. ما يمكّن هذا الإرسال والاستقبال في المرسلات المستجيبّة الحمولة هو نظام مكرّر (RF) (تردد لاسلكي) يستخدم لتغيير التكرارات ، و filter ، والإشارات المنفصلة ، والتضخيمية والمجموعة قبل توجيهها إلى عنوان وجهتها على الأرض [10] .

ويمرر هوائي الاستقبال الخاص بمرتفع عالي الساتل البيانات المرسلة إلى جهاز الإرسال والاستقبال الذي يقوم بترشيحها وترجمتها وتضخيمها ، ثم يعيد توجيهها إلى هوائي الإرسال على متنها. ثم يتم توجيه الإشارة إلى موقع أرضي محدد من خلال قناة تعرف باسم الناقل. وإلى جانب الحمولة ، يطلق على المكون الرئيسي الآخر لساتل الاتصالات اسم الحافلة ، التي تضم جميع المعدات اللازمة لنقل الساتل إلى موقعه ، وقوة الإمداد ، وتنظيم درجات حرارة المعدات ، وتوفير المعلومات الصحية وتتبعها ، وتنفيذ العديد من المهام التشغيلية الأخرى [9].

البوابات[عدل]

جنبا إلى جنب مع التقدم الكبير في تكنولوجيا الأقمار الصناعية على مدى العقد الماضي ، تطورت المعدات الأرضية بالمثل ، مستفيدة من مستويات أعلى من التكامل وزيادة القدرة على المعالجة ، وتوسيع كل من حدود القدرات والأداء. يُشار أيضًا إلى البوابة - أو بوابة محطة الأرض (اسمها الكامل) - باسم المحطة الأرضية أو المحطة الأرضية أو المحور. يستخدم المصطلح أحيانًا لوصف جزء طبق الهوائي فقط ، أو يمكن أن يشير إلى النظام الكامل مع جميع المكونات المرتبطة به. باختصار ، تستقبل البوابة إشارات موجات راديوية من القمر الصناعي في آخر ساكن من الحمولة النافعة المرتدة أو المنبع ، تحمل الطلب الصادر من موقع المستخدم النهائي. يعمل مودم القمر الصناعي عند موقع البوابة على إلغاء تشكيل الإشارة الواردة من الهوائي الخارجي إلى رزم IP وإرسال الحزم إلى الشبكة المحلية . يقوم خادم / بوابات الوصول بإدارة حركة المرور المنقولة إلى / من الإنترنت.

وبمجرد معالجة الطلب الأولي بواسطة خوادم البوابة ، وإرسالها إلى الإنترنت وإعادتها ، تُرسل المعلومات المطلوبة مرة أخرى كحمولة أمامية أو متجهة إلى المستخدم النهائي عبر الساتل ، الذي يوجه الإشارة إلى محطة المشترك.

يوفر كل عبّارة الاتصال إلى العمود الفقري للإنترنت لحزمة (عبّارات) العبّارة التي تخدمها. يوفر نظام بوابات النظام الأرضي الساتلي جميع خدمات الشبكة للساتل والتوصيل الأرضي المقابل. توفر كل بوابة شبكة وصول متعددة الخدمات من أجل الاتصالات الطرفية للمشترك إلى الإنترنت. في الولايات المتحدة القارية ، ولأنها تقع شمال خط الاستواء ، يجب أن يكون لجميع الهوائي البوابي والصحن المشترك رؤية بدون عائق للسماء الجنوبية. وبسبب المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض الخاص بالقمر الصناعي ، يمكن لهوائي البوابة أن يظل مدببًا في موضع ثابت.

طبق الهوائي و المودم[عدل]

بالنسبة إلى الأجهزة التي يوفرها العميل للوصول إلى الشبكة الستلايت واسعة النطاق ، يجب أن يكون للعميل مكونات مادية إضافية مثبتة:

الوحدة الخارجية[عدل]

في النهاية البعيدة للوحدة في الهواء الطلق عادة ما يكون هوائيًا صغيرًا (2 - 3 أقدام) ، وهو هوائي راديو عاكس من النوع الذي تم بناؤه من مجموعة متنوعة من المواد. يجب أن يكون لهوائي VSAT أيضاً رؤية بدون عائق للسماء للسماح بضبط خط البصر (L-O-S) على القمر الصناعي.

هناك ثلاثة إعدادات مميّزة تستخدم لضمان تكوين الهوائي بشكل صحيح على القمر الصناعي ، وهي: الارتفاع ، الاستقطاب ، والانحراف. يعطي مجموع هذه الإعدادات الوحدة الخارجية L-O-S للقمر المختار ويجعل نقل البيانات ممكنًا.
يتم تحديد هذه المعلمات بشكل عام في وقت تركيب المعدات ، إلى جانب تخصيص حزمة ؛ يجب أن يتم اتخاذ جميع هذه الخطوات قبل تفعيل الخدمة الفعلي. يتم عادةً إرسال وحدات الإرسال والاستقبال في النقطة المحورية للهوائي الذي يتلقى  يرسل البيانات من و إلى القمر الصناعي. الأجزاء الرئيسية هي:

Feed - هو جزء من سلسلة الاستلام والإرسال VSAT ، والتي تتكون من عدة مكونات بوظائف مختلفة ، بما في ذلك horn التغذية في الجزء الأمامي من الوحدة ، ولديها مهمة تركيز إشارات الموجات الميكروية الستلايت عبر سطح عاكس. يتلقى كل من horn التغذية إشارات تنعكس على سطح الطبق وينقل الإشارات الصادرة إلى القمر الصناعي. كتلة مانعة الصدمات (BUC) - تقع هذه الوحدة خلف صندوق التغذية وقد تكون جزءًا من نفس الوحدة ، ولكن يمكن أن يكون BUC أكبر (أعلى قوة كهربائية) قطعة منفصلة متصلة بقاعدة الهوائي. وتتمثل مهمتها في تحويل الإشارة من المودم إلى تردد أعلى وتضخيمها قبل أن تنعكس عن الطبق نحو القمر الصناعي. انخفاض downconverter كتلة الضوضاء (LNB) - وهذا هو عنصر الاستلام من المحطة. وتتمثل مهمة LNB في تضخيم الإشارة الراديوية للقمر الصناعي المستقبلة التي تسقط على الطبق وتصفية الضجيج ، وهو أي إشارة لا تحمل معلومات صالحة. يمرر LNB ثم الى الاشارات المضخمة المصفاة فالى مودم الساتلايت الموجود في موقع المستخدم


الوحدة الداخلية[عدل]

يعمل مودم القمر الصناعي كواجهة بين الوحدة الخارجية والمعدات التي يوفرها العميل والتحكم في الإرسال والاستقبال عبر القمر الصناعي يوفر نوعين من الاتصال:

توصيل كيبل متحد المحور (COAX) بهوائي القمر الصناعي. لا يتجاوز طول الكابل الذي يحمل إشارات الأقمار الصناعية الكهرومغناطيسية بين المودم والهوائي أكثر من 150 قدمًا. اتصال ايثرنت بالكمبيوتر ، مع حمل حزم بيانات العميل من وإلى خوادم محتوى الإنترنت. تستخدم مودمات الأقمار الصناعية للمستهلك عادةً معيار الاتصالال للتواصل مع البوابة المعينة.

التحديات و القيود[عدل]

تأخر الإشارة[عدل]

وقت الإستجابة (أو "وقت ping" كما يشار إليه عادة) هو التأخير بين طلب البيانات وتلقي استجابة ، أو في حالة الاتصال أحادي الاتجاه ، بين اللحظة الفعلية لبث الإشارة والوقت الذي يستغرقه تلقى في وجهتها.

تستغرق الإشارة اللاسلكية حوالي 120 مللي ثانية للوصول إلى ساتل مستقر بالنسبة إلى الأرض ثم إلى 120 ميلي ثانية للوصول إلى المحطة الأرضية ، أي حوالي 1/4 من الثانية. عادة ، خلال الظروف المثالية ، تمثل الفيزياء المشتركة في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية حوالي 550 مللي ثانية من زمن الانتقال ذهابًا وإيابًا.

أطول زمن انتقال هو الاختلاف الرئيسي بين شبكة معيارية قائمة على الأرض وشبكة ساتلية مستقرة بالنسبة إلى الأرض. يمكن أن يكون زمن الانتقال ذهابًا وإيابًا لشبكة اتصالات ساتلية مستقرة بالنسبة إلى الأرض أكثر من 12 ضعف شبكة شبكة أرضية. [11][12]

المدارات الثابتة بالنسبة للأرض[عدل]

المدار المستقر بالنسبة إلى الأرض (أو مدار الأرض المستقر بالنسبة إلى الأرض / GEO) هو مدار متزامن مع الأرض بشكل مباشر فوق خط استواء الأرض (خط العرض 0) ، مع فترة تساوي فترة دوران الأرض ودرجة انحراف مدارية تبلغ صفر تقريبًا (أي "مدار دائري"). يظهر كائن في مدار مستقر بالنسبة إلى الأرض بلا حراك ، في موضع ثابت في السماء ، إلى مراقبين أرضيين. وغالباً ما تُعطى سواتل الاتصالات وسواتل الطقس مدارات مستقرة بالنسبة إلى الأرض ، بحيث لا يتعين على الهوائيات الساتلية التي تتواصل معها أن تتحرك لتعقبها ، ولكن يمكن توجيهها بشكل دائم إلى الموضع في السماء حيث تبقى. ونظرًا لخط العرض الثابت ودرجة دائرية المدارتين المستقرتين بالنسبة إلى الأرض ، فإن السواتل في GEO تختلف في الموقع حسب خط الطول فقط.

وبالمقارنة مع الاتصالات الأرضية ، فإن جميع الاتصالات الساتلية المستقرة بالنسبة إلى الأرض تشهد قدراً أكبر من التأخير بسبب الإشارة إلى اضطرارها للسفر مسافة 35786 كيلومتراً (22،236 ميل) إلى ساتل في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض والعودة إلى الأرض مرة أخرى. حتى في سرعة الضوء (حوالي 300،000 كم / ثانية أو 186،000 ميل في الثانية) ، يمكن أن يكون هذا التأخير كبيراً. إذا أمكن القضاء على جميع تأخرات التأشير الأخرى ، فستستغرق الإشارة اللاسلكية حوالي 250 مللي ثانية (ms) ، أو حوالي ربع ثانية ، للسفر إلى القمر الصناعي والعودة إلى الأرض. [13] يكون الحد الأدنى الكلي المطلق من التأخير متغيرًا ، نظرًا لأن القمر الصناعي يبقى في مكان واحد في السماء ، بينما يمكن أن يكون المستخدمون الذين يعملون على الأرض أقل مباشرة مع وقت استجابة مدور عند 239.6 مللي ثانية أو بعيدًا إلى جانب الكوكب بالقرب من الأفق زمن انتقال دائري من 279.0 مللي ثانية. [14]

بالنسبة لحزمة الإنترنت ، يتضاعف هذا التأخير قبل استلام الرد. هذا هو الحد الأدنى النظري. ويعطي التخصيم في حالات التأخير العادية الأخرى من مصادر الشبكة استتار اتصال نموذجي أحادي الاتجاه من 500 إلى 700 مللي ثانية من المستخدم إلى مزود خدمة الإنترنت (ISP) ، أو ما يقرب من 1000 إلى 400 مللي ثانية كمؤشر في الوقت الإجمالي ذهابًا وإيابًا (RTT) مرة أخرى إلى المستخدم. هذا هو أكثر من معظم مستخدمي الطلب الهاتفي في وقت استجابة إجمالي 150-200 ميلي ثانية بشكل إجمالي ، وأعلى بكثير من زمن الاستجابة المعتاد من 15 إلى 40 مللي ثانية الذي يواجهه مستخدمو خدمات الإنترنت الأخرى عالية السرعة ، مثل الكبل أو VDSL. [15]

بالنسبة إلى السواتل المستقرة بالنسبة إلى الأرض ، لا توجد طريقة للتخلص من الكمون ، ولكن يمكن التخفيف من حدة المشكلة إلى حد ما في اتصالات الإنترنت باستخدام ميزات تسريع TCP التي تقصر مدة الرحلة المستديرة الظاهرية (RTT) لكل حزمة عن طريق تقسيم ("الخداع") حلقة التغذية المرتدة بين المرسل والمتلقي. غالباً ما توجد ميزات تسريع معينة في التطورات التكنولوجية الحديثة المضمنة في معدات الإنترنت عبر الأقمار الصناعية.

ؤثر التأخير أيضًا على بدء اتصالات الإنترنت الآمنة مثل SSL والتي تتطلب تبادل العديد من البيانات بين خادم الويب وعميل الويب. على الرغم من أن هذه البيانات صغيرة ، فإن الرحلات المستديرة المتعددة المشاركة في المصافحة تنتج تأخيرات طويلة مقارنة مع أشكال أخرى من الاتصال بالإنترنت ، كما هو موثق من قبل ستيفن تي كوب في تقرير عام 2011 الذي نشره التحالف الريفي المتحرك و Broadband. [16] متد هذا الإزعاج إلى إدخال وتحرير البيانات باستخدام بعض البرامج كخدمة أو تطبيقات SaaS بالإضافة إلى أشكال أخرى من العمل عبر الإنترنت.

يجب اختبار وظائف الوصول التفاعلي المباشر إلى جهاز كمبيوتر بعيد - مثل الشبكات الخاصة الافتراضية - بشكل شامل. لم يتم تصميم العديد من بروتوكولات TCP للعمل في بيئات وقت استجابة عالية.

مدارات الأرض المتوسطة والمنخفضة[عدل]

لا يوجد في مدار الأرض المتوسط (MEO) ومجموعات الأقمار الصناعية المدارية المنخفضة (LEO) تأخيرات كبيرة مثل السواتل الأقرب إلى الأرض. فمثلا:

تأخر سواتل المدار الأرضي المنخفض الحالية من سواتل غلوبال ستاراستار وإيريديوم أقل من 40 ملي ثانية ذهاباً وإياباً ، ولكن معدلها أقل من النطاق العريض بسرعة 64 كيلوبت / ثانية لكل قناة. كوكبة جلوبال ستار تدور حول الأرض على بعد 1420 كم ، بينما تدور مدارات إيريديوم على ارتفاع 670 كلم.

مدارات كوكبة O3b Networks MEO عند 8،062 كم ، مع وقت انتقال RTT حوالي 125 ms. [22] كما تم تصميم الشبكة الجديدة المقترحة من أجل إنتاجية أعلى بكثير مع وصلات تزيد كثيراً عن 1 جيجابت / ثانية (جيجابت في الثانية).

وعلى عكس السواتل المستقرة بالنسبة إلى الأرض ، لا تبقى السواتل المدارية الأرضية المنخفضة والمتوسطة في موقع ثابت في السماء. وبالتالي ، لا يمكن قفل الهوائيات الأرضية بسهولة في الاتصال مع أي قمر صناعي محدد. وكما هو الحال مع النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS) ، فإن السواتل تكون مرئية فقط لجزء من مدارها ، ولذلك تعد السواتل المتعددة ضرورية لإنشاء اتصال دائم بالإنترنت ، مع وجود مدارات أرضية منخفضة تحتاج إلى سواتل أكثر من المدارات الأرضية المتوسطة. يجب على الشبكة تبديل نقل البيانات بين الأقمار الصناعية للحفاظ على اتصال العميل.

يمكن إجراء اتصالات مع سواتل MEO أو LEO التي تتحرك في السماء بثلاث طرق:

وائيات أرضية أكثر انتشاراً أو كاملة الاتجاه قادرة على التواصل مع ساتل واحد أو أكثر مرئي في السماء في نفس الوقت ، ولكن عند قدرة إرسال أعلى بكثير من الهوائيات الثابتة المستقرة بالنسبة إلى الأرض (بسبب الكسب الأدنى) ، وبإشارة أشد بكثير إلى ضوضاء نسب لاستقبال الإشارة.

يتصاعد الهوائي الميكانيكي مع هوائيات شعاعية ضيقة عالية الكسب تتبع سواتل فردية

هوائيات مصفوفة مرحلية يمكنها توجيه الحزم إلكترونيًا ، مع برنامج يمكنه التنبؤ بمسار كل ساتل في الكوكبة.

المصادر[عدل]

  1. ^ Brodkin، Jon (2013-02-15). "Satellite Internet faster than advertised, but latency still awful". Ars Technica. اطلع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2013. 
  2. ^ R. Ludwig, P. Bretchko, RF Circuit Design, Theory and Applications, Prentice Hall NJ, 2000.
  3. ^ "Extra-Terrestrial Relays—Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?" (PDF). Arthur C. Clark. October 1945. تمت أرشفته من الأصل (PDF) في 2006-07-15. اطلع عليه بتاريخ 04 مارس 2009. 
  4. ^ "First Internet Ready Satellite Launched". Space Daily. 2003-09-29. اطلع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2013. 
  5. ^ أ ب Fitchard، Kevin (2012-10-01). "With new satellite tech, rural dwellers get access to true broadband". Gigaom. اطلع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2013. 
  6. ^ "Satellite broadband takes off, attracts users beyond rural areas – Denver Business Journal". Denver Business Journal. اطلع عليه بتاريخ 18 يناير 2016. 
  7. ^ "Ka-band Permitted Space Station List". Federal Communications Commission. 2009-01-25. تمت أرشفته من الأصل في 2012-04-21. اطلع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2013. 
  8. ^ http://www.dbsinstall.com/PDF/WildBlue/Wildblue_Satellite_Basics.pdf
  9. ^ أ ب "How broadband satellite Internet works". VSAT Systems. اطلع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2013. 
  10. ^ "Elon Musk is about to launch the first of 11,925 proposed SpaceX internet satellites — more than all spacecraft that orbit Earth today". Business Insider. اطلع عليه بتاريخ 15 أبريل 2018. 
  11. ^ Golding، Joshua. "Q: What is the difference between terrestrial (land based) Internet and satellite Internet". Network Innovation Associates. اطلع عليه بتاريخ 08 مايو 2013. 
  12. ^ "Latency- why is it a big deal for Satellite Internet?". VSAT Systems. اطلع عليه بتاريخ 10 أبريل 2017. 
  13. ^ "Data Communications Protocol Performance on Geo-stationary Satellite Links (Hans Kruse, Ohio University, 1996)" (PDF). ohiou.edu. اطلع عليه بتاريخ 28 مارس 2018. 
  14. ^ Roundtrip latency numbers are from RFC 2488, Section 2: Satellite Characteristics
  15. ^ See Comparative Latency of Internet Connections in Satellite Internet Connection for Rural Broadband, page 7 (RuMBA White Paper, Stephen Cobb, 2011)[وصلة مكسورة]
  16. ^ "rumbausa.net - Registered at Namecheap.com". www.rumbausa.net. اطلع عليه بتاريخ 28 مارس 2018. 
Bigpond internet Satellite.jpg